신발정리해조 - 자동 수납 신발장

프로젝트 소개

프로젝트 명

자동 수납 신발장

프로젝트 기간

2023.3~2023.6

팀 소개

서울시립대학교 기계정보공학과 20184300** 김*완 (팀장)
서울시립대학교 기계정보공학과 20184300** 박*영
서울시립대학교 기계정보공학과 20184300** 최*
서울시립대학교 기계정보공학과 20184300** 허*

프로젝트 개요

프로젝트 요약

이번 프로젝트에서는 집에 들어갈 때 편리하게 신발을 자동으로 수납해주는 신발장 제작을 목표로 한다. 집에서 나갈 때는 사용자가 원하는 신발을 지정된 위치에서 꺼내갈 수 있도록 한다. 스마트폰 어플리케이션을 통해 나갈 때 신을 신발을 미리 선택하고, 신발을 관리할 수 있는 기능을 제공한다. 자취방 등 좁은 공간에서 혼자서 신발을 정리하기 힘든 상황에 놓인 사람들에게 유용할 것으로 예상된다. 자취방의 현관은 공간이 협소해 신발을 정리하기에 어려움이 있다. 정리를 안하다보면 신발이 섞이고 원하는 신발을 찾기가 어려워진다. 자동 정리 신발장은 이런 고초를 겪는 자취생들의 고민을 해결해준다. 정해진 수납 위치에만 넣으면 자동으로 정리해준다. 또한 앱을 통해 신발을 관리하고 출납하여 보다 쉽게 신발을 찾을 수 있도록 도와준다.

프로젝트의 배경 및 기대효과

가. 배경

자취생들은 자취방에 들어올 때 신발을 바닥에 그냥 벗어 놓을 때가 많다. 현관의 공간이 넓을 경우 큰 문제가 되지 않을 수 있지만, 대부분의 자취방은 공간이 협소하여 벗어놓은 신발이 계속 쌓일 경우 현관에 발 딛을 틈조차 사라질 정도이다. 물론 바닥에 놓인 신발을 손으로 잡아 신발장에 올려놓으면 되지만, 이러한 작업을 기계가 스스로 해 준다면 훨씬 편리해질 것이다. 이번 프로젝트에서는 이러한 편리함에 초점을 맞춰, 사용자가 집에 들어올 때 신발을 단순히 지정된 위치에 벗어놓기만 한다면 자동으로 수납해 주고, 나갈 때는 원하는 신발을 미리 선택하여 정해진 위치에 놓인 신발을 꺼내가는 새로운 형태의 신발장을 제작할 것이다.

나. 기대 효과

집에 들어올 때 손에 집을 가득 들고 있는 경우에는 손을 이용하여 신발을 수납하기 힘들다. 또한 다리 또는 허리를 다친 사람의 경우, 바닥에서 신발을 집는 행동이 매우 불편하다. 이 기계 장치는 신발 수납 과정을 자동화하여 이러한 사람들에게 편의를 제공할 것이다. 이번 프로젝트에서는 여러 사람이 들어올 경우를 고려하지 않아 자취방에서 사용하는 것으로만 한정했지만, 향후 연구개발을 통해 처리 속도를 향상시킨다면 식당이나 헬스장 같은 공동 이용 시설에서도 활용이 가능할 것으로 생각된다.

프로젝트 개발 목표

목적 계통도

가. 실용성

자동정리 신발장이 실용적이기 위해서는 하드웨어 동작이 정확하고 수납/출납에 대한 시나리오가 빠르게 동작해야 한다. 스텝모터를 사용하기 때문에 발판의 움직임을 정확하게 제어할 수 있다. 발판 사이의 간격은 하드웨어가 동작할 때 충돌하지 않도록 정하였다. 간격이 너무 멀면 동작이 느릴 수 있으므로 이러한 부분 또한 고려하여 간격을 정하였다. 신발이 발판 위에 불안정하게 놓여있으면 떨어질 염려가 있다. 불안정하게 놓여있는 신발을 제대로 놓여있을 때까지 하드웨어의 동작은 시작하지 않는다. 이처럼 시나리오가 지연되는 것을 막기 위해 사용자에게 스피커로 신발이 제대로 놓여있지 않음을 알린다.

나. 편의성

자동 정리 신발장은 사용자에게 편리함을 제공한다. 수납하는 발판의 위치를 아래쪽으로 두어 사용자가 손을 이용하지 않고 발로 신발을 넣을 수 있게 한다. 발판에 턱을 달아 신발이 떨어지지 않게 도와주어 안정적으로 신발을 발로 넣을 수 있다. 또한, 출납위치를 위쪽에 둠으로써 출납할 신발과 사용자의 손이 최대한 가깝게 한다. 사용자는 스마트폰의 앱을 이용함으로써 간단히 신발의 리스트를 확인하고 관리할 수 있다. 라즈베리파이와 앱은 신발의 데이터를 firebase를 통해 처리하기 때문에 사용자가 어떠한 IP주소이든 간에 산발 데이터에 대한 접근과 수정을 할 수 있다. Classification을 활용해 수납한 신발을 분류하여 자동으로 리스트에 신발이 업데이트된다. 또한, 새로운 종류/색깔의 신발을 인식했을 경우 앱을 통해 새로운 신발을 리스트에 등록할 수 있다.

다. 경제성

주요 타겟이 자취방에 사는 자취생들이기 때문에 실용성과 편의성을 최대한 보장하는 선에서 재료비를 최소화한다.

동작 시나리오

신발장 수납 및 출납 시나리오

구현 내용

시스템 구성

신발장 시스템 개략도

제품 형태 및 시스템 개략도는 위와 같다. 전체적인 시스템을 자동 신발 수납장(제어부), 데이터베이스, 스마트폰 어플리케이션으로 나눌 수 있다. 자동 신발 수납장은 아두이노를 중심으로 한 입출력 장치와, 아두이노에서 받은 제어 신호를 기반으로 신발 상태에 대한 판단을 수행하는 라즈베리파이로 구성된다. 어플리케이션은 사용자가 신발 상태를 확인하고 신발장에 대한 조작 명령을 받아 처리한다. 데이터베이스는 신발 정보를 저장하여 어플리케이션과 수납장 사이에서 정보를 송수신하는 매개체로 사용된다.

프로젝트 결과

최종 결과물

결과물 사진 혹은 시연 영상 등